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研究生: 傅聖皓
Sheng-hau Fu
論文名稱: 電動代步車之動態響應、乘適性分析及脊椎損傷評估
The dynamic response of the electric scooter, ride comfort analysis and assessment of spinal cord injury
指導教授: 黃俊仁
Jiun-ren Huang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 69
中文關鍵詞: 脊椎損傷乘坐舒適性數值模擬電動代步車
外文關鍵詞: electric mobility scooter, riding comfortableness, numerical simulation, spinal cord injury.
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  • 隨著台灣邁入高齡化社會,電動代步車等醫療輔具已逐漸受到重視。本研究旨在整合CAD與CAE等電腦模擬技術,作為電動代步車的設計與開發之參考。內容將探討前避震系數、後避震係數、座椅位置與車架構成四種因素,對於車架的乘坐舒適性、應力與脊椎損傷之影響。
    首先,使用Solid Works建立電動代步車模型,並轉入ADAMS進行機構動態模擬,將獲得之電動代步車之車架結構在路面行駛時的加速度及負荷歷程做後續應用。根據ISO 2631-1,將所得之加速度加權後進行乘適性的比較;負荷歷程則作為ANSYS分析車架應力之用;應用SolidWorks/Simulation,以所得之座椅加速度進行脊椎力學分析,再結合ISO 2631-5規範進行脊椎損傷評估。
    乘適性之最佳化條件為:前避震(K=16)、後避震(K=14)、座椅位置(A)、車架構成(原型)。主車架應力之最佳化條件為:前避震(K=20)、後避震(K=18)、座椅位置(A)、車架構成(改良版)。脊椎損傷之最佳化條件為:前避震(K=20)、後避震(K=14)、座椅位置(A)、車架構成(原型)。


    Because of the aging population, electric mobility scooter was being taken seriously. The purpose of this study is to integrate the technology of computer simulation, and being the reference in electric mobility scooter design. Finally, we discuss the difference among the riding comfortableness, stress of frame and spinal cord injury with the following factors. The factors of this study include the coefficient of the front and back suspension, the location of seat and the frame construction.
    At first, we use Solid Works to produce the model of the scooter, and turn it into ADAMS for carrying on dynamic simulation. The data produced by ADAMS can be used in calculation of the following evaluation. According to ISO 2631-1, we can get weighted RMS acceleration from seat to compare the riding comfortableness. The loading history is used to analyze the stress of the frame. By Combining the spine mechanical analysis and ISO 2631-5, we can evaluate the spinal cord injury.
    The optimization condition of riding comfortableness: front suspension (K=16), back suspension (K=14), location of seat (A), frame construction (original). The optimization condition of main frame stress: front suspension (K=20), back suspension (K=18), location of seat (A), frame construction (improved). The optimization condition of spinal cord injury: front suspension (K=20), back suspension (K=14), location of seat (A), frame construction (original).

    目錄 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 文獻回顧 2 1.3.1 路況模擬系統 3 1.3.2 車輛的乘坐舒適性 3 1.3.3 脊椎損傷 4 1.3.4 應用CAE於車輛載具設計之最佳化 5 第二章 理論說明 7 2.1 系統動態模擬─ADAMS 7 2.2 有限元素分析─ANSYS 8 2.3 ISO 2631振動規範 10 2.3.1 ISO 2361-1振動規範簡介 [29] 10 2.3.2 ISO 2361-5振動規範簡介 [30] 15 第三章 研究方法與步驟 17 3.1 設備介紹 17 3.1.1 油壓伺服系統 17 3.1.2 加速規 19 3.1.3 訊號放大器 19 3.2 研究流程 20 3.2.1 模型繪製 20 3.2.2 配重說明 25 3.2.3 動態模擬 27 3.2.4 乘坐舒適性評估 28 3.2.5 脊椎力學分析 30 3.2.6 有限元素分析 33 3.3 實驗因子設計 36 3.3.1 避震器 37 3.3.2 座椅位置 37 3.3.3 車架構成 39 第四章 結果與討論 40 4.1 技術驗證 40 4.1.1 動態模擬分析模型驗證 40 4.2 各種因子對乘坐舒適性的影響 41 4.2.1 前避震的影響 42 4.2.2 後避震的影響 42 4.2.3 座椅位置的影響 43 4.2.4 車架構成的影響 44 4.2.5 針對加速度結果之最佳化 44 4.3 各種因子對車架應力的影響 45 4.3.1 前避震的影響 45 4.3.2 後避震的影響 46 4.3.3 座椅位置的影響 47 4.3.4 車架構成的影響 47 4.3.5 針對最大應力結果之最佳化 48 4.4 各種因子對脊椎損傷的影響 49 4.4.1 前避震的影響 49 4.4.2 後避震的影響 49 4.4.3 座椅位置的影響 50 4.4.4 車架構成的影響 51 4.4.5 針對風險因子R的結果之最佳化 51 第五章 結論與未來展望 53 5.1 結論 53 5.2 未來展望 54 參考文獻 55

    參考文獻
    [1] 許小玲 (2008)。銀髮族使用電動代步車之意向與滿意度研究。碩士論文,南開科技大學車輛與機電產業研究所。
    [2] Moog, W. C. (1949). A general summary report on the development of a family of electro-hydraulic servo valves for the bumblebee guidance system. CAL/CF-1371, Cornell Aeronautical Laboratory, Inc.
    [3] Cryer, B. W., Nawrocki, P. E. & Lund, R. A. (1976). A road simulation system for heavy duty vehicles. SAE, 760361.
    [4] 林昆鋒 (2000)。多軸動態負荷模擬。碩士論文,海洋大學系統工程暨造船所。
    [5] 張榮明、吳瑞鴻、林根源、張誌煌 (2005)。汽車路況模擬耐久詴驗技術研究,中華民國第十屆車輛工程學術研討會,台北市。
    [6] 賴勁光 (2009)。沙灘車路況模擬系統之開發研究。碩士論文,中央大學機械工學系。
    [7] Warrendale (1976). Ride and Vibration Data Manual. Society of Automotive Engineer, SAE J6a.
    [8] International Standard ISO 2631 (1978). “Guide for the Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration” Second Edition. International Organization for Standardization.
    [9] 劉玉文、葉文裕、盧士一(2002)。拖車司機振動暴露調查研究。行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所研究季刊,第十卷第四期,第304-314 頁。
    [10] 戴志偉(2003)。電動機車坐墊軟硬度對於騎乘舒適性之探討。碩士論文,大同大學工業設計研究所。
    [11] 余慶雲(2003)。載具上人體於垂向運動之生物動態響應。碩士論文,大葉大學車輛工程學系碩士班,彰化縣。
    [12] 范德富 (2006)。機車騎乘舒適性與駕駛健康性之最佳化避震器參數設計。碩士論文,中華大學機械與航太工程研究所。
    [13] Alem, N (2005). Application of the new ISO 2631-5 to health hazard assessment of repeatedshocks in U.S. army vehicles. Industrial Health, 43(3), 403-412.
    [14] 陳威銓(2008)。機車騎士之全身性振動暴露。碩士論文,朝陽科技大學工業工程與管理系。
    [15] 彭子彥 (2011)。全身性振動暴露對於乘坐舒適性與職業性脊椎損傷之影響研究。碩士論文,中央大學機械工程學系。
    [16] G. Wang (2002). Durability Simulation of an ATV Frame and Suspension System. Department of Mechanical & Industrial Engineering University of Illinois at Urbana-Champaign.
    [17] Bapanna K. D ora, R. B. Anand, Anil Singanamalli, Ravi Kharul and N. Jayaram (2004).Optimization of Frame Design through Virtual simulation of Bump Test.SAE International;2004-32-0021.
    [18] Marion Hirz, Tanja Goeber, Ludwig Michal, Michael Lang, Roland Kirchberger (2005).Design and development of a 50cc scooter frame supported by testing and simulation.SAE International;2005-32-0100.
    [19] 郭承憲 (2002)。機車動態模擬及耐久性分析。碩士論文,國防大學中正理工學院兵器系統工程研究所。
    [20] 田永豐 (2004)。悍馬改裝軍用特種車輛之規格研析。碩士論文,國防大學中正理工學院。
    [21] 王喬智 (2004)。載重車輛懸吊系統之動態模擬與分析。碩士論文,國防大學中正理工學院造船工程研究所。
    [22] 林士敦 (2006)。電腦輔助模擬車輛剎車系統之探討。碩士論文,大葉大學機械與航太工程研究所。

    [23] 黃渭淮 (2008)。越野沙灘車車架之舒適度改善設計。碩士論文,大葉大學機械工程學系。
    [24] 謝昆儒 (2008)。多軸車輛操控安全性模擬與分析。碩士論文,雲林科技大學機械工程系。
    [25] 蔡佑任 (2010)。全地形車系統動態模擬與耐久性分析。碩士論文,中央大學機械工程學系。
    [26] 楊遠誠 (2011)。殘障電動車系統動態模擬與耐久性分析。碩士論文,中央大學機械工程學系。
    [27] 傅增棣 (2004)。電腦輔助工程設計-ADAMS基礎應用手冊,高立圖書股份有限公司。
    [28] 康淵、陳信吉 (2004)。ANSYS入門<修訂二版>。全華科技圖書股份有限公司。
    [29] ISO 2631-1(1997). Mechanical vibration and shock Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 1: General requirements.
    [30] ISO 2631-5(2004). Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to whole-body vibration - Part 5: Method for evaluation of vibration containing multiple shocks.
    [31] 百度文庫>教育專區>高等教育>工學。座椅設計。上網日期:民國101年7月3日,網址:http://wenku.baidu.com/view/5a083cd7360cba1aa811da79. html。
    [32] Okunribido. (2008). The role of whole body vibration, posture and manual materials handling as risk factors for low back pain in occupational drivers. International journal of industrial ergonomics. 51,308-329.

    [33] Colin M. Crawford, BAppSc(Chiro), and Robert F. Hannan, MB, BS. (1999). Management of Acute Lumbar Disk Herniation Initially Presenting as Mechanical Low Back Pain. Journal of Manipulative and Physiological Therapeutics. 22,235-244.
    [34] 洪一智(2008)。 腰椎脊突起間撐開器的有限元素分析。碩士論文,中央大學機械工程研究所。
    [35] Tony S. Keller (2002). Force-deformation response of the lumbar spine: a sagittal plane model of posteroanterior manipulation and mobilization. Clinical Biomechanics 17,185–196.
    [36] 醫療器材檢測驗證中心網。醫療器材分類。上網日期:民國101年7月3日,網址:http://proj3.moeaidb.gov.tw/mdic/info/category-more.asp?BtfiysyFyl。
    [37] 經濟部電動機車性能及安全測試規範,TES-0A-05-01。

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